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物理:圧力に駆動された電子秩序の競合による超伝導の増強

Nature 466, 7309 doi: 10.1038/nature09293

超伝導体でより高い転移温度Tcを実現する方法を見つけるのは、依然として難しい問題である。超伝導相は、反強磁性や電荷密度波などの、競合する複数の電子秩序型の1つであることが多い。重いフェルミオンや有機伝導体について報告されている新しい傾向は、超伝導の最高Tcは、競合する秩序の臨界温度がゼロになるような外部条件下で生じるというものである。最近そのような競合が、単位胞に結晶学的に非等価な2つのCuO2面がある多層銅酸化物高温超伝導体(HTSC)で見つかっている。しかし、競合する電子状態を抑制してHTSCのTcを上昇できるかどうかは、未解決の問題である。本論文では、圧力に駆動された相競合によって、最適ドープした3層Bi2Sr2Ca2Cu3O10+σ(Bi2223)でTcの珍しい2段階上昇が起こることを示す。Tcは最初圧力と共に上昇し、さらに極大となった後に低下することがわかった。予想とは異なり、圧力を24 GPa付近の臨界値以上にさらに上昇させるとTcは再び上昇し、最初の極大を超えた。このような臨界圧力が存在するのは、3つのCuO2面の内側の面で競合する、秩序から超伝導へのクロスオーバーが起こったことを示している。異なるCuO2面で電子対形成と相秩序化の競合が起こった結果、高圧でのTc上昇が起こると我々は考える。

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